推动 SDN/NFV 的发展的三大突破口

软件定义型网络 (SDN) 和网络功能虚拟化 (NFV) 都是近年来热议的话题。SDN 和 NFV 的出现，或许可以很好地解决当前网络（电信）运营商的面临的困境——例如网络灵活性差，atv直播，组网成本高，管理复杂，运维量大，新业务上线慢等问题。因此全球的网络运营商们都在积极拥抱 SDN 和 NFV。

中国联通网络技术研究院首席专家唐雄燕曾在上个月的“2017 中国 SDN/NFV 大会”上演讲表示，要推动 SDN/NFV 的发展，目前主要由三大突破口。

其一是面向政企客户的产业互联网，为整个产业互联网的发展、为企业提供更加智能的弹性的灵活的网络服务。其二是物联网，NB-IoT 已经开始大规模建设，建设基础设施的同时，核心网需要进行一些物联网专网建设，这种新的建设实质上也是为 NFV 技术提供了一个很好的应用机会。其三是 5G，SDN/NFV 真正要大规模到来的时代，真正成为网络的基础，需要等到 5G 时代。到了 5G，整个网络都需要基于 SDN/NFV 去构建网络切片，SDN/NFV 的到来也就顺理成章了。

这篇文章，我们就以 SDN/NFV 技术在联通沃云的发展和成长为例，来讲讲 SDN/NFV 优化层面会面临的一些技术挑战、相应的解决方案以及解决方案成果，从而更好的揭示不同的业务场景下，如何使 SDN/NFV 技术突破已有的天花板，实现其更好的性能。

　　技术发展背景

联通云数据公司自 2013 年发布沃云品牌之初，就开始使用 SDN/NFV 技术。它当时已认识到传统的、硬件与软件紧密绑定的网络组件，将会制约沃云未来的业务发展。通过引入OVS 和自研 NFV vRouter，联通云数据希望以软件定义网络的方式降低网络的采购和运营成本，并提升网络的灵活性。为了强化其技术领先性和竞争力，在 2016 年联合英特尔，成立了“联通云数据有限公司 - 英特尔公司联合创新实验室”（以下简称“联合创新实验室”）。

联通云数据公司云计算与大数据研发部的网络架构师孟璞辉指出：“网络硬件设备一旦部署到资源池，便没有办法对它进行迁移，扩容方面也只能通过采购硬件这种传统的升级方式完成。相比之下，SDN 和 NFV 有更多的灵活性，只要拥有这个技术便可以随时在任意一个资源服务器中部署网元，增加和减少网元对沃云来说几乎是零成本的。”

除了基于成本和灵活性的考虑，联通云数据公司沃云业务快速发展的现状，及其对未来业务的规划，也要求其必须要对 SDN/NFV 技术进行持续且深入的研究和应用，例如随着以视频、流媒体为代表的，对网络数据带宽和延迟要求更高的互联网新兴应用的兴起，联通云数据公司也希望在沃云之上为现有及未来客户提供类似产品和服务，这就需要其进一步优化 SDN/NFV 能力，来满足这些应用对网络的要求。而同时，由于现有业务拓展的速度快，如果不推进网络优化工作，不仅新业务的推出会受到制约，直播，沃云的既有业务也有可能会在一年之内触及到网络的“天花板”或“瓶颈”。

　　技术挑战和解决方案

在 SDN/NFV 优化方面，联通云数据公司此前已在沃云平台内 OVS 和自研 NFV vRouter 的使用中解决了一系列技术问题，针对其原生方案进行了优化，例如提升了 OVS 的安全组性能等。但近年来沃云面临的业务需求压力逐渐增大，导致其 OVS、vRouter 的性能越来越不足应对严峻挑战，例如在 1024 字节、1500 字节两种数据包的转发性能上，受限于 OVS 固有性能约束，网络无法达到线速，限制了用户整网间访问。

鉴于 OVS 和 vRouter 已成为沃云的网络关键组件，且它们的性能潜力尚未被充分释放，联通云数据公司就在与英特尔成立联合创新实验室后的第一时间里，开展了利用 DPDK（Data PlaneDevelopers Kit）技术优化和加速 OVS 和 VPP（Vector PacketProcessing）的测试验证工作。

DPDK 建立了一种内核旁路机制， 为了提高数据包处理速度， 允许虚拟交换机旁路内核， 并直接与兼容的网卡通信。DPDK 是一个开源的数据平面开发工具集， 提供了一个用户空间下的高效数据包处理库函数， 它通过环境抽象层旁路内核协议栈、 轮询模式的报文无中断收发、 优化内存 / 缓冲区 / 队列管理、 基于网卡多队列和流识别的负载均衡等多项技术， 实现了在 x86 处理器架构下的高性能报文转发能力， 用户可以在 Linux 用户态空间开发各类高速转发应用， 也适合与各类商业化的数据平面加速解决方案进行集成。

英特尔在 2010 年启动了对 DPDK 技术的开源化进程， 于当年 9 月通过 BSD 开源许可协议正式发布源代码软件包， 并于 2014 年 4 月在 上正式成立了独立的开源社区平台， 为开发者提供支持。 开源社区的参与者们大幅推进了 DPDK 的技术创新和快速演进， 而今它已发展成为 SDN 和 NFV 的一项关键技术。